阅读说明：本技术 制冷剂蒸发凝结制冷制热的减小功率消耗方法 (The reduction power-exhausting processes of refrigerant evaporation and condensation cooling and warming ) 是由 何家密 于 2019-04-29 设计创作，主要内容包括：制冷制热主要的功率消耗＝压力与流量的乘积的压缩机,本发明主要是通过在蒸发器、冷凝器内增加高配合密度的材料并形成很大的制冷剂在蒸发、凝结中的制冷剂液、气的分离接触面积,在一定的温度使制冷剂以小的压力、单位面积少的蒸发或凝结量、在大的面积完成蒸发、凝结量或者是完成所需的蒸发吸收热能量、凝结释放热能量,代替现在以高压剧烈完成相当的蒸发吸收热能量、凝结释放热能量,相同的流量使压缩机以小压力做功而减小功率消耗。以及包括在制冷时只有蒸发器而没有需要高压力的冷凝器或制热时只有冷凝器而没有需要低负压的蒸发器、在压缩机做功和阻流器的节流以小压力使蒸发器蒸发吸热与冷凝器释放热能相转换的减小如电能的功率消耗。(The compressor of the main power consumption=pressure of cooling and warming and the product of flow, the present invention is mainly by evaporator, increase the material of high cooperation density in condenser and form very big refrigerant and is evaporating, refrigerant liquid in condensation, the separated contact surfaces product of gas, make refrigerant with small pressure in certain temperature, the few evaporation of unit area or condensation number, evaporation is completed in big area, evaporation needed for condensation number is either completed absorbs thermal energy, condensation release thermal energy, thermal energy is absorbed instead of acutely completing comparable evaporation with high pressure now, condensation release thermal energy, identical flow makes compressor do work with small pressure and reduce power consumption.It and include only having evaporator without only having condenser without needing the evaporator of lower negative pressure, so that evaporator evaporation endothermic is discharged the power consumption reduced such as electric energy that thermal energy is mutually converted with condenser with small pressure in the throttling of compressor work and flow plug when needing condenser or the heating of high pressure in refrigeration.)

制冷剂蒸发凝结制冷制热的减小功率消耗方法

技术领域

本发明涉及压缩蒸发制冷凝结制热的技术，是涉及减小如空调等压缩制冷制热应用中的能量消耗。

背景技术

在目前如冰箱、空调和冷藏等的制冷中基本是通过压缩机的作用，使蒸发器的制冷剂受以很低的负压作用沸腾小面积蒸发吸收热能和冷凝器的制冷剂受高压小面积释放热能的配合，使压缩机两端的冷凝器与蒸发器之间的压力差很大，消耗了大量不应该消耗的功率；压缩机是如空调等消耗电能的主要因素，而现在的包括空调等是社会上消耗电能的大户，以及冷凝器的高压和所释放的高温热能使消耗一半的功率向大气释放热能，不但无故地消耗电能，而且有一定幅度地提高大气温度。同时在现在使用的热交换器如翅片与管道等的配套之间有热交换力弱形成较大的温差，也消耗一定的功率。解决功率的过度消耗问题是本发明的课题。

发明内容

本发明解决技术问题的目的是：减小制冷制热应用中的蒸发器和冷凝器内的压力使压缩机两端的压力差减小，或还可以只以蒸发器制冷或只以冷凝器制热，消除冷凝器或蒸发器的其中一个的无故消耗功率和提高大气的温度，以及增强热交换器内如翅片与管道等的配合。

本发明解决技术问题的方案是：首先是通过增加液体制冷剂与气体制冷剂（包括蒸汽构成的气体，以下一样）分离面积、增强热交换器的热交换能力，使蒸发器以小的负压力处在非沸腾状态的蒸发、冷凝器以小的正压力凝结或者还可以以小压力提高温度凝结，以增加制冷剂的液气分离面积来弥补因压力的减小使单位面积制冷剂的蒸发、凝结量的减小而完成相当的蒸发吸热量、凝结放热量；其次是去掉冷凝器的正压力只以蒸发器蒸发制冷、或去掉蒸发器的负压力只以蒸发器蒸发制冷或冷凝器凝结制热。以及在制冷剂与另外流体直接进行热交换或制冷剂与另外流体进行隔离热交换时，大面积的高配合密度材料与制冷剂可以以最短距离进行热交换而减小温差，也可以使气体制冷剂的流动改变材料表面蒸汽的浓度。

本发明的有益效果是通过减小每个蒸发器与冷凝器内的压力也减小之间的压力差，大幅度减小压缩机的做功压力而减小如电的能量消耗；制冷时没有冷凝器的高压消耗功率，可以减小如电的能量消耗和向大气排放的热能；或制热时没有蒸发器的负压力消耗功率，也减小如电的能量消耗。在较大幅度减小蒸发器和冷凝器的制冷剂压力后，制冷剂所流动的壳体如管道的承压力要求小就可以加大壳体的截面或可以较薄等，蒸发器与冷凝器之间的压力差减小也要求阻流器的截面面积增加而减小如堵塞的故障，以及压缩机的选择也可以更多如可以选择简单耐用和压力低的离心泵或轴流泵等；以及压力的减小也可以使蒸发器、冷凝器的结构和材料更容易选择。

附图说明

图1是制冷制热的结构附图。 。

图2是大面积液气分离的热交换器及液、气分配示图。

图3是热交换器实例图。

图4是管道内外增加面积和表面的示图。

图5是液体制冷剂分离示图。

图6是热交换器增加液气面积和液体配合示图。

图7是制冷制热器与内、外热交换器分体配合示图。

具体实施方式

本发明的原理是：这里以蒸发器的蒸发制冷为例，以不论是任何制冷剂在不做功时在蒸发器和冷凝器内的压力相等以及保持在一定的值，如果做功时若要使蒸发器内的制冷剂沸腾需要压缩机（或泵，以下一样）做功形成很低的负压力才可以。本发明是增加蒸发器内的液体制冷剂的分布面积，以小的负压力使制冷剂在不是沸腾的状态蒸发，这时单位面积内的蒸发量很小，是以增加面积×单位面积少的蒸发量来代替原来以小体积和小表面积的内部剧烈的大负压力蒸发。即是相同的制冷量基本是相同的制冷剂蒸发量：现在是以很低的负压高速度地在小表面积液体内部剧烈汽化内完成蒸发量，本发明是小的负压在单位面积内小的蒸发量但通过增加蒸发面积来完成相同的蒸发量。在冷凝器也一样，本发明也是以小的正压力在单位面积内小的凝结量通过增加凝结面积来完成相同的凝结放热量，还可以通过增加面积来适当提高凝结的温度，来增加外部环境的温差，容易向外部释放热能，但又不需要增加压缩机的功率。当然相同的量，制冷温度越低或制热温度越高，所需的面积越大；相同的温度，制冷制热量越大，所需面积也越大。同时增加制冷剂的液气分离面积是在一定的体积内完成的，所以材料的密度较高，气体制冷剂的流动孔隙也小，制冷剂的热能可以短距离进行热交换也可以减小制冷剂与相热交换流体的温差。也就是蒸汽的流量是蒸发器的蒸发量、冷凝器的凝结量，也是吸收热能、释放热能的量，原来是的制冷制热是＝高压力×单位面积很大的制冷剂蒸发、凝结量×小的可蒸发、凝结面积；本发明的制冷制热是＝低压力×单位面积小的制冷剂蒸发、凝结量×大的可蒸发、凝结面积；即是原来的流量是＝单位面积很大的制冷剂蒸发、凝结量×小的可蒸发、凝结面积＝本发明的流量＝单位面积小的制冷剂蒸发、凝结量×大的可蒸发、凝结面积，蒸汽的流量＝热能的量，是相同的流量、热能量时压缩机的功率消耗是压力×流量，原来是高压力完成，而本发明以小压力就可以完成，这样本发明就可以以增加可蒸发、凝结面积的比例来减小压力的比例从而也是减小压缩机功率的比例。是相同温度的制冷制热量，蒸发器、冷凝器的压力变小时，单位面积的制冷剂蒸发、凝结量就变少，这就要以制冷剂的可蒸发、凝结面积来弥补；蒸发器、冷凝器的压力越小时，单位面积的制冷剂蒸发、凝结量就越少，这就要以制冷剂的可蒸发、凝结面积就要求越大来弥补。

也就是，在确定一定的温度、制冷制热量时，一般制冷剂的可蒸发、凝结面积越大，所需的单位面积的蒸发、凝结量越小，所需的蒸发、凝结压力也越小，这需要在一定的体积内增加制冷剂的可蒸发、凝结面积；以及制冷剂与相热交换流体的温差越小，制冷剂也可以得到更高温度蒸发、更低温度凝结，这是制冷剂与相热交换流体共同流动时温差最小，如果是制冷剂与相热交换流体是通过如物体、管道的隔离进行热交换时，制冷剂气体在小的孔隙与增加面积的材料可以短距离热交换而减小制冷剂与材料表面的温差，而从各表面的热能到隔离的如管道壁的材料要有很好的导热性、短的距离才可发减小各表面与相热交换流体的温差。各表面的蒸汽浓度是蒸发时表面浓度小、凝结时表面浓度高才更容易蒸发、凝结，在蒸发器持续抽出蒸汽时要使浓度小的蒸汽流动到各表面、在冷凝器被持续压缩蒸汽时要使浓度高的蒸汽流动到各表面，所以最好是控制气体制冷剂的合适流动；以及蒸发器和冷凝器内的有压力差较大时，会有部分更小的负压力蒸发、更小的正压力凝结而需要增加压力；在一定体积内增加液气分离面积越大时一般材料要细分得更小、更薄，所以其承受流体的冲击力也减弱；所以控制气体制冷剂的流动、内部的压力差和材料的承受力要综合得更好的关系。在蒸发器内要形成大的液气分离面积就要控制分配液体制冷剂的总流动、分支流动、在各表面的流动、扩散、渗透等的关系，以及液体的流动受到重力或还有气体流动的推动力作用，综合使液体制冷剂在持续蒸发过程中分配到各表面有薄的液体层，尽量减小液体的堆积堵塞或表面的没有液体，才可以使液体在一定体积内有更多小表面、气体有更小的流动截面而得到更大的液气分离面积。在冷凝器中是各表面都可以凝结制冷剂，但要使各表面的液体制冷剂受到液体制冷剂的总流动、分支流动、在各表面的流动、扩散、渗透等的关系，以及液体的流动受到重力或还有气体流动的推动力作用，形成牵拉各表面的液体以最快速度集中流动输送，使各表面的液体在持续凝结时保持最薄的层，尽量减小液体的堆积堵塞，才可以使液体在一定体积内有更多小表面、气体有更小的流动截面而得到更大的液气分离面积。

在材料的选择上，一般形成液体在表面更薄层的是材料小孔、缝隙、间隙等，及材料与液体的关系。如纤维、颗粒等里面有很多小孔、表面有很多缝隙、各表面之间形成的间隙，液体很容易流动、扩散、渗透，但小孔、缝隙、间隙等的大小和形状等的不同，也有如因液体密度较大而受重力、气体流动的推动力等因素影响，液体流动、扩散、渗透的速度和流量也不同或者是不同的方向也不同；加上材料与液体的配合关系，如液体容易在某些材料流动、扩散、渗透，而在另一些材料是对该液体有排拆作用使液体在材料的小孔隙、缝隙、间隙等流动，或者是液体在不同材料的小孔隙、缝隙、间隙等流动速度和流量也不一样；如在蒸发器中分配液体制冷剂到各表面时，如各表面的流动、扩散、渗透力弱一些时增加在液体的总流动和分支流动的如从上向下程度使液体有一定的压力流动到各表面，而这增加的压力就加快液体在各表面的流动、扩散、渗透力，如果各表面的流动、扩散、渗透力较强有可能使液体较厚时就减小如重力的影响或使重力等的外力变人牵拉的阻力；在冷凝器中则是使外力对各表面的液体形成牵拉力加速从各表面的流出，总的是综合各种配合使各表面的液体层有越薄的状态。而且液体容易可以在更小表面形成越薄的液体层的一般是导热性较弱的材料，所以如果是需要材料有热传递作用时要在这些材料中选择导热性好一些的材料；以及一般导热性不好的材料是容易成形为有很多很小的液体表面与气体相接触的大面积液气分离，而且成本很低，如一团绵花的小纤维呈湿润状态时，就会有很多小纤维的表面有很薄的液体层与气体在一团绵花里面相接触，也就是这团绵花里会有很大的液气分离面积，但如果这团绵花浸满液体时就只有这团绵花的外表面面积就是很小的液气分离面积，但这团绵花成本很低、很多的小纤维很容易就可以有很大的液气分离面积、绵花纤维与如水等较多液体有很好的可扩散和渗透作用形成小纤维表面的薄液体层以及其的导热性较小。

一般导热性最好的材料是金属，而在制冷剂的热能需要与另外相热交换流体隔离进行热交换时，是需要导热性很好的材料将各小表面的制冷剂热能传递到隔离的相热交换流体，这可以作多种选择。导热性很好的金属材料很薄的如片状或很小的纤维状等小表面形状难度较大和成本较高，即是现在的如纳米技术、薄片成型技术、小纤维状的成型、形成很多的小液体表面和合适气体的配合、又需要有表面液体的分配等形成在一定体积内有更大液气分离面积的加工难度很大和成本很高，可以选择作为蒸发器或冷凝器；可以选择在导热性好的材料表面加工薄的镀层或喷涂层等形成可以在蒸发或凝结持续过程的保持各表面薄液体层；可以选择金属或其他导热性好一些的材料形成微粒、颗粒等的相配合结合在导热性好的材料表面，各微粒、颗粒等可以增加表面面积，可以使液体在微粒、颗粒等的孔隙扩散、渗透，微粒或颗粒等相结合后导热性虽然变小一些，但也可以很好地将热能及时传递到导热材料；在导热性很好的材料表面结合如上述绵花纤维、海绵状等导热性差的材料，如绵花的表面材料保持湿润的薄液体层时可以增加很大的液气分离面积，绵花在表面的厚度、纤维伸出表面的长度以及液体本身也有一定的导热性的作用等综合使如绵花的各小表面在持续蒸发、凝结中以及热能持续传递给导热性好材料的过程中保持合适的温度，这样形成有很大的液气分离面积、成本较低，以及液体与各小表面的分配性很好；如果可以选择有如绵花的大的液气分离面积、又有好一些的导热性材料，也可以加工为片或其他形状以不同的方式结合在导热性好的材料表面形成小的可蒸发或凝结面积，只要在持续蒸发或凝结过程中制冷剂有很多、很小的、很薄的液体体层与气体制冷剂相接触，以及热能的及时传递使各表面保持一定合适温度继续蒸发或凝结。应当注意的是：一定温度和蒸发或凝结量在更大的面积蒸发或凝结时，压力更小，单位面积的要求蒸发或凝结量也更少即是要求液体供给各表面或从各表面输出的量也很小，单位面积的热能的量也更少即是各表面要求传递热能的量也更少，这对导热性好材料与可以增加大面积形成液气分离面积的导热性小相结合很有利，各最小表面越多、越密就可以在一定体积时形成越大的液体制冷剂与气体制冷剂的接触面积，只要各最小表面可以在一定的温度内维持一定的蒸发或凝结量就可以。

比如水在常压下的沸点是100度，这时的压力是1个标准大气压的约101.3k帕；假设制冷的制冷剂温度是60度，现在的制冷是使水在60度处在沸腾状态是压力约20k帕，即压缩机需要使压力从101.3k帕降低到20k帕，消耗了813k帕的压力；本发明则是取水在60度时的以小压力自然蒸发的量，但由于需要抽出蒸汽才可以继续维持蒸发量，假设需要10k帕，则本发明的压缩机只消耗10k帕的压力，本发明对比现在是：81.3k÷10k＝8.13，即是本发明只消耗了现在的1/8.13的能量；如果是本发明20k帕，则本发明只消耗了20k帕的压力，对比是：1/4.065，即这时本发明约只消耗了现在的四分之一，因为泵的消耗功率是压力×流量，所以本发明在这时是压缩机用了原来高压剧烈蒸发的四分之一电能。如果是制冷时的制冷剂温度是30度，则沸点是约4.1k帕，本发明增加面积后以4帕的压力抽出蒸汽，原压缩消耗功率是101.3k-4.1 k＝97.2k帕可节约的能量还更多是4/97.2＝1/24，但需要考虑所增加的面积是否条件允许或是否值得；如果制冷的温度是50度或者更低时，本发明所减小的消耗比例更低，但这是需要增加面积的量；即是在其他参数相同，包括如抽出蒸汽维持表面蒸汽压等，是增加的面积是60度水沸腾时的蒸发量对比60度水自然蒸发时的倍数，当然本发明也可以再增加消耗功率降低负压力，使蒸发速度在如70、80、90度等时的蒸发量，蒸发量的增加可以不需要增加过大的面积，也就是液体气分离面积越小但消耗的功率也相应增加。比如某蒸发器在制冷剂60度以沸腾蒸发时是1单位面积为每分钟100克，而小压力在60度小压力蒸发时是1单位面积每分钟0.5克，那么大约是小压力蒸发的面积是沸腾蒸发面积的100克÷0.5＝200倍；如果选择小压力蒸发是每分钟1克时是100倍，这时消耗压力增加但面积小一倍。相反的是如果选择的是40度时的可蒸发量，还可以较大幅度地减小压力消耗，但面积也要相应增加。这时是以水为例，具体时的制冷剂在使用状态是：如空调制冷时需要制冷剂在0度时蒸发、在60度时凝结，选择制冷剂在0度时所含的蒸汽量越多就越有利于蒸发吸收热能，而在60度时最好是小压力时不是沸腾状态，但有较多的蒸汽量理有利于凝结，也就是最好小压力时在蒸发和凝结制冷剂都不是沸腾状态又有较多的蒸汽量。在具体应用时，是同时考虑某温度蒸发的量和需要增加的面积关系来确定。，也就是有的用户是以减小电能消耗为主而考虑体积的因素很小，而有的用户是愿意略增加一些电能消耗而要减小体积为主。选择增加制冷剂的可蒸发面积越大，单位面积的蒸发量越少、所需面积越大，但压缩机加压力的越小使消耗的电能越少，当然在冷凝器也是一样。一般在一条小管道内增加制冷剂的流动面积可以是十几到几十倍，如果将管道的截面增加或在管道外增加截面面积又可以是几十到上百倍以上，也就是要增加制冷剂的液气分离接触面积可以是十几×几十＝几百倍――到――几十×百＝几千倍甚至是万倍以上。如现在的蒸发器内液体制冷剂分布面积很小，相同的管道如果液体制冷剂只在管道内的全表面流动就可以比原来的面积增加很多倍了，如果制冷剂管道截面面积增加100倍，如原半径是0.5厘米，则增加到半径5厘米是100倍，在里面增加如翅片就可以比原来的液体制冷剂分布面积大1000倍以上，选择制冷剂与另外液体进行热交换时整体的体积也很小。如果增加蒸发面积几千倍或万倍，则单位面积的蒸发量要求就可以少几千倍或万倍，只要确保热能的及时传递给另外流体而保持温度，所需蒸发的负压力就很小，那么压缩机的消耗功率也很小。

首先是在增加液气分离面积时，蒸发器与冷凝器有很大的不一样。在蒸发器中需要通过控制液体的分布面积才可以形成大的液气分离面积，而冷凝器的蒸汽可以在冷凝器内所有的表面凝结释放热能。在增加面积时，如果液体是在表面流动，表面流动的液体厚度越大可以增加的面积越小，最好是利用液体扩散、渗透的方法，使表面保持湿润的状态，即是从表面看到的只是湿润而不是液体面，这样可以在一定的体积内细分得越密以及越细小的表面，可以得到最大的面积。在蒸发器中是使液体制冷剂分配到所有表面的过程，是液体的流动量大时采用（流）管道分配到小的（流）管道或毛细流道中流动，面积大时再分配扩散、渗透到各小的表面，但不要有积液，最好是都保持湿润状态；而在冷凝器是气体制冷剂可以在热交换器内的所有表面凝结，分布成大面积的材料或材料表面要不能使液体凝结成较大的液珠，最好是表面有很薄的液层或也是湿润状态，液体从所有表面集中到小的（流）管道或毛细流道中，再集中到大的（流）管道中。液体的毛细流动、扩散、渗透可以向上、下、水平等任何方向，但气体流动方向的推动力和重力也有一定的作用，所以这些根据实际确定。但在热交换器中，液体制冷剂总的流动方向应当是从上向下流动，即是液体在（流）管道是从上向下流动，而毛细流动也是从上向下流动更好。如在蒸发器中液体在管道、流道或毛细从上向下流动时有增加一定的液体分配到各表面压力，这样容易扩散到各分支或表面，如液体量多时可以选择液体减小从上向下流动的倾斜度、水平流动或适量的从下向上扩散渗透等，而各表面的材料或材料表面是面积小时可以流动到各表面形成薄层液体，面积大时是吸收液体并扩散、渗透形成表面有很薄的液体。在冷凝器中是气体制冷剂凝结在各表面后流动、渗透到各管道、流道或毛细的分支，再集中流动，各分支或集中的液体从上向下流动时有一定的牵拉力吸收各表面的液体。当然表面的湿润比液体在表面流动可以得到的面积大较多，比如一块长宽相等的翅片和布料，翅片的面积是长×宽×2面，而布料是由许多很小的纤维组成，布料只是湿润时，各条纤维的表面布满很薄的液体但又与气体接触而形成很大的液气分离面积，纤维越小则纤维越多面积也越大，如果布料液体较多填满纤维间隙时，其液气分离面积＝翅片的面积而变得小很多倍，所以控制液体的湿润程度很重要，是使各最小表面基本都有很薄的制冷剂液体与气体接触，制冷剂的液气分离相接触面积是形成一定体积内大面积蒸发、凝结的重要因素。

热交换器的增加制冷剂流动面积一般如图6中的（80、81、83、84）是4级树形的分支（具体的分支级数可以根据实际的确定，如73可以是只有1级而没有分支，也可以是2级以上分支），是很多的如纤维、柱状或很薄的片状等（81）结合在片或柱状（80）的表面，而较多的（81）结合在（80）的组合结合在（83）表面，又有较多的（81、80、83）的结合在（84）的表面。如果是增加面积在管道或容器内时，较小的分支与管道或容器壁接触，如图4中的（39、40）的分支接触在管道或容器的内表面；如果是增加面积是在管道外，则是如树干的（49、51）结合在管道（50）的外表面。无论是一级或者是有2级以上分支结合成制冷剂流动的液气分离面积，最小的液体表面（81）越多、排列结合得越密就可以在一定体积内形成越大的液气接触分离面积，当然形成这些表面的材料与液体制冷剂的关系是要使液体容易在这材料或表面的材料扩散、渗透形成薄层液体，不需要材料有热传递时可以选择包括导热性很小的任何材料。如果需要热传递隔离与另外流体进行热交换时可以选择导热性好的或者是导热性好的材料表面结合导热性较小的材料，如图6中的（81）导热性要求可以很小，但（80、83、84）要有很好的导热性，使热能从（81）到（80）到（83）到（84）再通过管道壁传递到管道（86）内的流体；或如图4的（39、40）是分支传递热能到管道壁另侧的流体，只要可以各表面持续保持合适的温度继续蒸发或凝结即可。也就是一般如金属的导热性很好的材料直接形成大一些面积的是面积不是很大的薄片或柱状；以大、小颗粒结合时导热性降低一些面积也增加一些；而如纤维等形成很多小液体表面的材料一般导热性较差但可以形成的液气分离面积很大，可以选择导热性不是很好的材料作为如最小的末级分支（81）或结合在导热性好材料的表面等的配合方式，各表面在一定体积内的材料密度形成越大液气分离面积的同时，要选择和设计好热能从各表面到另外相热交换流体的热能传递，各表面与相热交换流体的温差越大会减小蒸发或凝结量而需要增加面积或压力，只要在蒸发、凝结过程中各表面保持一定的温度、可以得到更大的液气分离面积形成综合结果是在一定体积和热能量内可以以更小压力蒸发、凝结制冷剂。

如果上2段的这块布料可以代替作为最小单位面积的翅片（如上段的81）或作为翅片的表面就可以最大限度地增加液气分离面积。如果这块布料可以作为翅片，作为热交换器（需要材料传递热能与另外流体进行隔离热交换）是这块布料在有大的液气分离面积时选择较好的导热性，但如果只作为蒸发或凝结面积则可以不对导热性有要求，可以直接作为最小热交换单位表面（81）应用；如果布料的导热性略差，作为热交换器应用时，可以与导热性很好的网状、片状、柱状等材料物相结合，使布料的热能及时热交换保持一定的温度；如果布料的导热性差，可以根据布料的导热率以及在布料流动的液体也有一定的导热率的综合作为（81、83）等表面，即是布料履盖在（81、83）等导热好的材料表面，形成表面薄的纤维层或很多短距离伸出的毛绒层，履盖的厚度是使各表面温度保持在一定范围继续蒸发或凝结，以及布料的材料要有很好的液体制冷剂渗透、扩散性又可以增加大的液气分离面积。在制冷剂与另外流体进行隔离热交换时，关于各最小单位面积的（81）的表面温度与表面面积的关系：以布料为例，假设布料的导热性差使各表面的温度比原来降低了10度，在一定的压力形成单位面积的蒸发、凝结量减小了一半，但由于布料是由许多纤维构成，如果这纤维的材料和构成以及各纤维的如密度等可以使各纤维表面布满薄层液体制冷剂，而各纤维之间是可流动的气体制冷剂，这样一定的体积内所得到的液体与气体的分离接触面积大很多倍，总的蒸发或凝结量＝单位面积的蒸发或凝结量×面积，而单位面积的蒸发或凝结量是压力和温度的综合，因为制冷制热时的要求温度是一定或是在一定范围的，所以一般这里影响温度的是各表面的温度与相热交换流体或物体之间的温差，温差越小时各表面可以得到更高温度的蒸发或得到更低温度的凝结制冷剂，所以降低10度虽然单位蒸发或凝结量减小了1半，但面积却增加了很多倍，所以可以作为很好的选择即是选择增加了很多倍的面积而减小10度。也就是在有材料的热传递要求时，一定体积以任何材料和方法的增加液气分离面积和各表面的温度是综合得到更大的总的蒸发或凝结量为基础，首先是在一定体积增加大的制冷剂液体与气体分离接触面积，才可以减小压力，再想办法减小各表面与相热交换流体或物体的温差，或者是有利于增加制冷剂液气分离面积时控制制冷剂与相热交换流体或物体的温差在一定范围内。

在图4中的（54、55、58）是表面的履盖层，使液体制冷剂可以很薄地在表面流动、扩散、渗透等的很薄表面液体层。（55）很薄的镀、喷、涂等形成的层，主要是使液体很薄地流动，一般也有一定的扩散、渗透性才能使液体很薄流动如图2的（21），这主要是考虑较多液体在导热性好材料表面如容易结珠等形成液体较厚，（55）是以如纳米、微粒等使液体在表面容易分散或扩散、渗透等的材料，使这材料以很薄的层结合在如翅片、柱状、丝状或颗粒（54、58）等导热性好的材料表面，增加这些表面的液体可分散或扩散、渗透性而形成薄的液体层。（54）是表面的小颗粒或纤维等可作少量扩散、渗透的材料，（58）是表面的较大颗粒或纤维等可作流量大一些的扩散、渗透的材料，液体可以在颗粒、纤维、表面（60）之间的间隙毛细扩散、渗透，而如图中的颗粒或纤维上表面有很多的凹凸液体薄时也可以增加与气体的接触面积；当然如果颗粒或纤维（54、58）可以又是由许多更小的、有利于扩散、渗透的如分子或微粒有间隙结合而成，本身也具有对液体的扩散、渗透性即是液体直接在（54、58）内部完成扩散、渗透，在（54、58）表面形成很薄的液体，如果（54、58）之间的间隙是气体，液气的分离面积就更加大；一般颗粒或纤维越小，扩散、渗透的流量会小一些，所以小的颗粒或纤维（54）是结合在更小的热交换单位表面如（81），而大的颗粒或纤维（58）是结合在上一级分支的表面，如图6中，假设是蒸发器，液体从（85）的从上向下流动到（流）管道或毛细分支（82），液体又从（82）分配到翅片（83）的表面，在翅片（83）有较大的颗粒或纤维（58）使液体较快地全表面扩散、渗透，而柱状或翅片（81）表面有薄而较小的颗粒或纤维（54）从翅片（83）的表面吸收并在全表面扩散、渗透液体，以及（80）是本身有扩散、渗透液体的能力或表面也履盖在小颗粒或纤维，从（81）吸收和扩散液体形成很薄的液体层。也可以如图2中的（20）分配到表面（21、27），（21、27）是片状时可以有孔隙使液体在两面扩散。注意的是每单位的蒸发或凝结量以及热能的量都很小，所以液体的量是蒸发或凝结的量，一般液体在表面可以扩散、渗透很大的面积，如果液体从分支（82）依次扩散、渗透到（83、81、80）不能满足，可以再从液体流动的（82）增加分支到（81），使液体从（81）在全表面和包括最小单位（80）扩散、渗透。（54、55、58）可以用如喷、粘、涂等的任何方法、材料结合在表面上，使液体薄层分布在各小表面以及在保持表面液体的温度时又可以形成大的液气分离面积，各越小表面是形成更大面积的最重要因素。也要注意各表面材料的排列方向对液体分配也有较大影响，如图中（80）是从（83）表面向上伸出，如果是在蒸发器中制冷剂是从分配液体的（82）向上扩散、渗透到（80）再分配到各小表面（81），这需要向上伸出的（80）的材料或表面材料有好的液体扩散、渗透的要求，使液体及时分配到主要形成大液气分离面积的许多（81）；如果是在冷凝器中（81）是凝结蒸汽的主要表面，在图中（81）右标注是水平状态，这需要（80）的表面有一定的吸收力使各水平的（80）凝结的液体及时流动到（81），才可以使主要形成大液气分离面积的许多（81）保持薄液体层，再从（80）受重力向下流动到（82、83），这当中（80）的液体体重力向下流动有利于牵拉吸收小表面（81）的液体；假设（81）从（80）的伸出的末端是向下，如果（81）伸出距离短时一般（80）可以吸收（81）的液体，如果（81）的伸出距离较长时则液体受重力流动到末端形成液体的堆积，不利于各表面保持薄的液体层。所以（80、81、83、84）等的排列结构要注意液体受重力或还有其他外力等的影响，综合使各表面有薄的液体制冷剂层形成保持最大的液体制冷剂与气体制冷剂的相接触面积为基础。

液体的流动和分支，是液体在热交换器内的在各表面与液体总进出之间的分配流动，各处液体的压力差较小。可以是加工而成的有管道作用的流道，流道侧分布有一定排列的孔或缝隙，与另外的分支或表面连接；也可以是壁面有一定排列孔的管道，与另外分支或表面连接；也可以是毛细流道，其材料和结构使液体沿着延长方向流动以及又要有侧面的扩散分配，如图6中是蒸发器，液体沿着毛细流道（85）从上向下流动，又可以侧向分配到分支毛细流道（82）或还有翅片（86）的表面，而毛细流道（82）从（85）吸收液体后水平流动，又侧向分配到翅片（83）或还有（80）、（81），这主要是材料对该液体有很好的吸收性，而（85、82）的内部或还有表面有合适的孔隙排列，使液体容易向某方向流动又有适量的液体侧向流动，至小毛细流道在小的分支作为分配液体与如翅片表面扩散的配合很有利，如图中（82）是放在翅片（83）的上表面有很好的接触，使液体在（83）的上表面扩散或还扩散到（80、81），如果也要扩散到（83）的下表面，可以在翅片（83）有一定排列的孔隙，使液体从上表面向下表面扩散，也可以也在（83）下表面也紧贴放置有毛细流道（82），液体的毛细流动可以在一定范围内向上、向下、向水平等任凭方向流动，如流道加工成窄的缝隙或管道是小的截面也有毛细流动作用，一般作连接分支更有利，如果侧向分配到如翅片的表面时孔隙的分配液体一般面较小，如果是以如纤维束状或长小孔状等的材料毛细流动分配到如翅片的表面，可以增加侧向的分配面积，当然都可以选择。如果翅片（80、81、83、84）在一个面上，如现在图中的各翅片在一个面上，也可以用片状如布料的毛细流道集体传输，如图中是各翅片被整体履盖，液体在片状布料同时与（80、81、83、84）之间传输。如图4中（45）是液体的分配毛细流道，（39、40、46、47、44）的中间是条状毛细流道在管道的中间传输液体，管道的截面小，在中间容易短距离分配到各表面、所占截面积很小以及毛细流道可以向周围任何方向传输液体。如（43）的管道内毛细流道在上部向下扩散到各表面，这是在蒸发器中；如果在冷凝器中是毛细流道在下部，也可以没有专门的液体流道。在小翅片（42）之间的毛细流道（45）是如布料的片状或网片状，热交换器的翅片整体排列如图3的（36）垂直从上到下更好，液体在片状毛细流道（45）从上向下流动的过程中与很多小翅片（42）相互液体传输，当然也可以在主翅片（49）流动或扩散与小翅片（42）相液体传输。（流）管道、毛细流道主要是如蒸发器是分配液体到各表面、冷凝器是从各表面收集液体，可以独立于各液气分离的表面，使各表面保持越薄的液体层越好，具体的位置或连接的方法是根据热交换器的结构而定；一般也有小量的凝结或蒸发，但液体的流量较大，没有影响，对整体的凝结或蒸发量所占的体积或截面比例也很小。

要对液体的流动和分支流动与表面液体分布之间的关系平衡好，蒸发器是使液体制冷剂分配到各表面、冷凝器是控制各表面的液体汇集；各表面的液体越薄，可以放入更密、更小或更薄的材料得到的更大的面积，应当注意的是当有液体发生堆积时，所堆积的部分各表面面积不再存在，堆积的体积越大，消失的面积越大，只得到所堆积液体的表面面积；如制冷制热量的改变使蒸发或凝结量的变化等都要使各表面有一定的液体量，保持不发生较多的内部积液或有较多表面没有液体制冷剂。

液体的流动、分支流动和毛细流动等受到重力、气体流动的推动力、材料的结构、材料与液体的关系影响。材料与液体的关系是一定的液体相对一定的材料的可流动、扩散、渗透的速度和流量，如有些液体在材料表面容易结珠而有些是没有结珠的薄层分布，如有些液体很容易在材料的孔隙快速流动、扩散、渗透，而有些液体不能进入材料的孔隙等。一般在冷凝器中是在各表面的下部汇集，而各流动和分支流动也是向下时受到重力作用牵拉各表面的液体，各表面的液体受牵拉力和重力就可以较快从表面流出，当然各表面材料最好也使液体较快流动、扩散、渗透使液体只保持越薄的液体层（而不是结珠），也可以液体在各表面凝结后被材料内吸收汇集流动。

在蒸发器中是需要分配液体制冷剂到各表面，一般形成各表面材料也有好的流动、扩散、渗透作用，液体的表面流动比较厚所得到的液气分离面积也较小，液体的扩散和渗透时可以得到更薄的液体层所得到的液气分离面积也更大是最好选择。液体总的流动和分支流动一般是从上到下以及水平流动。如果选择液体在各表面流动时，如水平或倾斜时一般液体较难在下表面流动，使液体的流动和分支分配到各表面后最好是在表面垂直从上向下的流动，液体就容易在各表面的全部表面流动，如翅片可以在两侧表面都有分布流动。如果各表面（包括从材料里扩散到表面）是通过扩散、渗透分布液体时，因为液体可以往包括水平、上、下等任何方向扩散、渗透，以及要求液体越薄越好，如果蒸发或凝结量变化过大，液体从上向下的扩散、渗透发生有时表面液体过多堆积、有时液体过少不能全表面分布，如在图2中，液体从（19）分配到（流）管道或毛细流动（21），再从（21）向下分配到表面（27），这时可以在表面的下部有（流）管道或毛细流动（28），（28）负责从上向下扩散、渗透的同时也吸收上部（27）表面过多的液体，使表面（27）的液体有适量的范围；如果对（28）的设置是只从下向上扩散，从下向上的扩散、渗透不会造成表面（27）的液体过多或过少，但液体向上的扩散、渗透会减弱，需要分配液体的（流）管道或毛细流动（28）分布多一些；（流）管道或毛细流道（20）是使液体包括水平的侧向扩散、渗透到表面（27），液体（20）的侧向扩散、渗透比（28）的向上扩散、渗透速度快，也基本不会造成液体过多或过少的影响；也可以侧向（20）、（21）、（28）相配合；一般根据液体在材料或材料的结构的扩散、渗透力以及单位面积的蒸发或凝结量决定。分配液体到各表面的（20、21、28）是将各表面（27）、各表面群（如图6的82分配到较多的80、81表面），在一定的或一定范围制冷制热量时的持续蒸发、凝结中各表面都有大的制冷剂液体与气体的分离面积，至少不发生较多的堵塞或没有液体的状态。

应当注意的是相同温度的制冷制热量时，蒸发、凝结时的液体与气体的分离接触面积越大，所需压缩机的压力越小即是消耗功率越少，同时单位面积的蒸发、凝结量越减少，单位面积的吸收或释放热能的量越减小。在有液体与材料要求有热传递时，单位面积在蒸发器中要求供给的液体量减小使液体减缓扩散和渗透而可以控制得到更薄的液体层、在冷凝器中的各表面所凝结的液体有更长的时间汇集使各表面有更薄的液体层，这有利于将各表面细分得更细、更密即是有更高的配合密度而增加更大的制冷剂液气分离面积；单位面积吸收或释放热能的量减小可以减小材料的导热性即是对热能的传递要求减小了，一般成本低、又容易形成大的液气分离面积的是如小纤维、海绵状等导热性差的材料，综合对热能的传递要求减小、液体本身也有一定的导热性、导热性差的材料更容易形成很大的液气分离面积和减小成本，这在有热传递要求时与导热性好的材料相结合就变得很容易了。也就是可以由成本低而有大液气分离面积的导热性差材料蒸发吸收热能、凝结释放热能，再汇集到将热能汇集到导热性好的材料传递到所需吸收或释放热能处，当然主要是确保在结合时导热性差的材料传递热能到导热性好材料的距离，如导热性差材料从导热性好材料的伸出距离或厚度等，使热幅射、导热性差的材料有一定的导热、液体也有一定的导热等综合使导热性差的材料各表面保持一定温度持续蒸发、凝结制冷剂。（不同的材料导热性不同，对液体的扩散、渗透特性不同，可以细分为更多小表面的方式、结构以及面积的大小也不同）

在图4中是在管道内外增加制冷剂液气分离面积的实例，（ 39、40、41、43、44、46、47）是在管道内增加制冷剂液气分离面积的实例，增加更多的表面面积时，这些所有表面的热能需要也管道壁有很好的接触热传递能力。（39、40、41、44）是在管道内增加放射形翅片制冷剂液气分离面积的实例，放射翅片的末端或中间等有弯曲，使翅片可以径向伸缩，即是压缩使翅片的半径变小放入管道内，然后放射翅片回弹压迫管道内壁，一般是放置在直线或大半径弯曲的管道内。（39、40）是树形结构，（40）有2级分支，许多小柱状结合在大些的柱状表面，如（46、47）结合在（45）的表面，就如一条圆形的毛刷，如果（45）是较软的材料可以放入弯曲半径小的管道内，放入管道后如（46）或（47）的状态；也可以是许多小柱或薄的翅片结合在翅片表面；（39）是3级分支，是在如（40）的许多小柱或薄翅片的表面还有更小的小柱或更薄的翅片。（41、44）是薄翅片弯曲成星形的翅片，星形翅片也可以径向缩小放入管道内，再回弹压迫管道内壁。（41）的密度较少，所得到的面积也小，适合液体在表面流动分布；（44）是有很大密度的星形翅片，适合液体很薄的表面湿润状态，需要有液体的另外流动配合，如有毛细流道（45）在中间流动液体与翅片之间的传输。在管道内增加液气分离面积一般适合管道内的制冷剂与管道外的翅片间的气体热交换以及一种管道内的制冷剂与另外表面紧贴的（流）管道内的流体进行热交换当中应用。

（53）是多片翅片包裹管道的配合，如图中可以是由较多薄的翅片包裹管道形成大的液气分离面积，也可以在每片包裹管道的翅片（53）再分支出许多小的柱状或片状（如许多81结合在80表面的方法）、在翅片间增加如纤维、金属丝等或在各翅片表面增加如纤维状等增加面积的材料。这种多翅片包裹管道的配合加工和结合在一直都很容易、翅片与管道的热传递力强、容易增加翅片的总面积以及容易选择管道与翅片的配合密度（如在翅片53中的配合管道56的数量容易改变），这作为增加液气分离面积的热交换器无论从什么角度都是很好的选择。多片翅片包裹管道的配合是制冷剂在在管道外时可以是外壳承压力较强的圆形如图6的旋绕管道（73）半径内是圆形容器，也可以是结合为方形等的任何形状，如图3的（38）是整体为方形的，如果制冷剂是在管道外加上外壳以及对里面的液体管道连接。在图3的（37）也是多片翅片包裹管道的配合，从图中可以看出是翅片与管道的一起螺旋形旋绕的配合，在图中是多翅片包裹一层的3条管道，也可以根据需要选择包裹的管道数量和层数。

在图4中是管道外增加液气分离面积时，在管道外可以增加很大的面积，一般是制冷剂在管道外与管道内热交换力强的液体进行热交换。在（42）所标注的小翅片是先结合在主翅片（49）的表面再将（42）和（49）的结合焊接在管道外表面或者是包裹管道的部分（50），而在下图中的小翅片（42）结合在与包裹管道部分（50）是一体的放射主翅片（51）的表面；在这当中小翅片（42）与主翅片（49、51）可以焊接、也可以用接触性粘接的方法，是不要求有很强的热传递力，但主翅片的材料、形状以及连接方法等需要保证从主翅片到管道有很好的热传递力。一般热交换器的热交换量较大时需要多个管道外翅片与管道的并列，下图的翅片外是圆形（56），可以承受的压力大一些，但多个结合的孔隙也较多，所以占用的体积大一些；在上图中的翅片外表面是方形，多个结合并列时对体积的利用率高，但每个方形外表面的承受压力弱，但热交换器的总面积越大时蒸发或凝结的压力也越小，也就是面积大时由于压力小（基本是抽出或压缩使各表面附近蒸汽浓度保持一定的值），如果是负压蒸发时，方形的平面有少量内缩，但内部的翅片也增加一定的承压力，所以在较多情况下可以应用；如果是作为冷凝器的里面有较小的正压力，可以如图6的整体外面加有承压外框或容器（76）或还有加力筋（74），防止方形平面的向外胀凸，如果里面的每个管道外的增加面积与管道的配合外面有单独外壳（77），承压力有一定的加强。这种结合得到的液气分离面积大，各表面的热能与管道之间的交换能力强，以及也比较容易加工。在图中包裹部分里面的管道（52）是有很多的翅片，如果是与制冷剂相热交换的液体在管道（52）内可以增加液体的热交换能力。也可以选择制冷剂在管道（52）内蒸发、凝结，而在管道（52）外面的增加面积部分（51）和从（51）分支出的大面积材料一般是与气体进行热交换。

在图3中的（48）是相热交换的液体在管道外与较大截面管道内的制冷剂进行热交换，不同的是（48）制冷剂的管道（如43、44）截面比较大，可以增加更多的表面面积、更容易配合装配、容易分配制冷剂、热能向外传递到管道壁更有利，制冷剂管道外的液体（48）可以直接在管道外的间隙内或是有另外的管道外表面紧贴。在图6中的上两图也是在管道内（也可以说是在容器内）增加液气分离面积，相比于上段的管道是增大了截面。（77）是里面增加较多表面面积的方形管道，液体制冷剂通过（75）分配传输各表面的，如各表面是翅片，从图中可以看出各翅片向外放射分支与管道壁接触，使各表面的热能更好地传递到管道壁，而管道壁的热能与另外的液体管道（78）或制冷剂方形管道外的间隔（79）内的液体进行热交换。（73）是旋绕在截面大的容器外表面的管道，而容器内是有很大面积的液气分离面积，容器内放射的各表面有很多与容器表面接触热传递，将热能传递到螺旋管道（73）内的液体，这里的容器相对于大截面管道（77）只是截面面积更大。制冷剂在截面大的管道或容器内蒸发、凝结的面积大，热能向外的壁面传递分散接触点多、均匀、距离短、传热力强，制冷剂与相热交换液体的隔离管道或容器壁（如43、44、77、78）要有很好的导热性来集中各分支的制冷剂热能与液体热交换，所以管道或容器内的各表面的温度很容易接近外面的相热交换液体，这样也可以更可以减小压力蒸发、凝结。

当然热交换器选择制冷剂在管道外蒸发、凝结与管道内的液体进行热交换更好，如图3中的各种热交换器（34、35、36、37、38）等都可以作为制冷剂在管道外的翅片蒸发、凝结，如果选择翅片的密度较小使制冷剂在各翅片的表面流动，最好是如（35、36、38）的翅片是垂直或接近垂直的放置，这样液体制冷剂可以从上向下流动分布；如果选择制冷剂在各表面扩散、渗透，在蒸发器可以选择不同的液体分配到各表面的方式，可以是垂直的、倾斜的或水平的任何表面，但应当注意重力或还有气体流动方向的影响；在冷凝器时水平面的液体容易堆积，最好选择倾斜或垂直的翅片放置。图3的热交换器只是实例，还可以是如柱形、纤维等结合在管道外，或是在如图3的翅片表面还加有柱形、纤维等。

上述的大、小管道内、外或容器内增加翅片、纤维、柱状体、颗粒或还有材料配合等只是形成制冷剂的液体与气体大面积接触转换（蒸发与凝结转换）实例的一部分，具体的配合形成大面积的制冷剂液、气分离接触的方法、具体的制冷剂液体和气体的分配流动方法、相热交换流体的流动方法、热传递使制冷剂在蒸发和凝结中保持温度的方法等可以根据需要而取任何材料、形状、结构和方法，使制冷剂在特定体积内有更大的面积蒸发、凝结，以及有制冷剂与另外流体隔离热交换时使各表面制冷剂与相热交换流体之间较小的温差而使制冷剂持续以高一些的温度蒸发、以低一些的温度凝结，就可以因减小压力完成蒸发和凝结的热能量而减小压缩机的功率消耗。

制冷剂在管道或容器内、外与相热交换液体的隔离热交换中，可以对相热交换液体采用如串联、并联的配合，使液体的流量、流动速度符合热交换的要求。当液体经过蒸发器或冷凝器后的温差较大以及热交换器截面有多条液体流动时，可以使液体间隔的对向流动，即是如这条管道的液体向某方向流动时使相邻管道的液体反方向流动；如图4中在相同的包裹翅片的相邻管道（56）内的液体流动方向相反时，如这条管道的液体在一端的温度较高则相邻管道液体在这一端的温度较低，较高和较低温度的液体同时传递热能到之间的翅片，那么翅片的制冷剂就可以更容易蒸发或凝结。

本发明是通过增加制冷剂的液气分布面积，以及各配合的热传递和液体制冷剂的流动与各表面的平衡。制冷剂是由液体和气体（蒸汽）组成，气体制冷剂的流动对蒸发或凝结也有少量的影响，在分配面积时各表面都有合适的气体流动通道即可,本发明增加很大的蒸发、凝结面积时，如果单纯是压缩机的在蒸发器抽出和在冷凝器的压缩，可能各表面的蒸汽浓度变化很少，导致需要再增加压力蒸发、凝结，所以可以在蒸发器和冷凝器内设置合适的分区，增加气体在各表面的流动量，还可以在冷凝器、蒸发器内增加气体制冷剂循环流动的泵，使气体制冷剂在各表面都有气体的合适循环流动，一般使气体中热交换器内循环流动的泵消耗功率较少，即是可能各最小单位表面如很薄的翅片、很小的纤维或柱状等承受冲击力较弱，所以要设置好气体的流动，使各表面的蒸汽浓度改变和适应各表面的强度，如蒸发器使浓度少的气体交换到各表面、冷凝器使被压缩浓度高的气体流动到各表面；而液体制冷剂在各表面越薄时，才可以分配更大的蒸发、凝结面积，在蒸发器中也需要将液体制冷剂分配到各表面，而冷凝器则是使液体从各表面汇集，所以都需要对液体制冷剂的控制。本发明的目的是以低负压力的大面积蒸发代替现在的沸腾的剧烈蒸发，以小的正压力的大面积凝结蒸汽代替现有的高压力小面积和小体积凝结，使相同的蒸发、凝结量或者是说相同的制冷制热量以小压力完成，即是压缩机的功率消耗是：压力×流量，制冷剂的流量相等时，但本发明的压力可以根据增加的面积大幅度减小压力而可以大幅度地减小功率消耗。

本发明是通过增加制冷剂的液气分布面积减小功率消耗，可以作3个方面的应用方案：.是只有蒸发器或冷凝器，里面没有热交换器，只有液体的蒸发或蒸汽凝结和从外面进入气体的流动，使气体直接输出后的温度减小或增加；.是只有蒸发器或冷凝器，里面有热交换器，热交换器里液体的蒸发或蒸汽凝结的热能用另外流体隔离热交换后输出；.是制冷制热器有蒸发器和冷凝器（当然还有如压缩机、毛细管等，由于本技术不涉及这些部件，所以不描述），是蒸发器吸收热能和冷凝器释放热能的转换配合后，各自热交换后输出高低温热能。

应用方案1，是只有蒸发器或冷凝器，里面没有热交换器，只有液体的蒸发或凝结和从外面进入气体的流动，使气体输出后的温度减小或增加。在只有制冷时，蒸发器（1）有进气（10），但进气（10）截面小或有阻流的作用，在蒸发器内还有液体（2）分配到各表面，泵（3）的动力做功时，在蒸发器内根据制冷量有合适的负压力值，抽出从进气（10）进入的气体和蒸发器内部各表面液体受到负压蒸发的气体，液体蒸发时吸收热能降低温度，而蒸发的气体与从（10）进入的空气混合流动相热传递，这样空气也降低温度，所降低的温度由进气（10）、泵（3）确定或调节，即是调节进气（10）减小空气进入时气体相对于蒸发气体的比例下降、增加泵（3）的抽出时负压的降低使蒸发量增加都可以降低输出气体的温度，降低温度后的空气和气体经（4）直接输送到所需降低温度或吸收热能的空间（6）。

当从（4）输出的空气和蒸发气体的温度低到一定程度时，即是输出温度越低，空气的比例减小而蒸发气体的所含比例增加以及抽出的气体由负压力变为常压的压力增加可能会发生蒸发气体凝结成液体时，为了减小蒸汽凝结为液体时释放的热能进入气体，可以在输出（4）加入分离液体装置，使液体携带更多凝结时产生的热能较快分离。如图5是分离液体装置。（61、62、63、、64、66、67）是一种，（65、68、69、70、71、72）是另一种分离液体器。

在前一种分离器（64）中，是圆形的螺旋流道（67）在内半径里面，螺旋流道（67）的径向外是多孔的（61），（61）的面如（63）所示，（61）的径向外是吸收液体层（62）。是（4）的输出气体中含有凝结成液体的蒸汽时，连接入螺旋流道（67）内，螺旋的流动产生离心力使密度大的蒸汽向大半径流动到孔状层（61、63），蒸汽粘结成液体经孔（61）向外流到毛细吸收液体层（62），在流道（67）内的压力比外部高一些以及液体受到重力作用使液体向下流动，向外排出。孔状层（61）最好是有较好的隔热作用（导热率低），气体凝结为液体产生热能，而大部分的热能存在液体里，使液体较快地得到分离（如分离器连接在3的出口），以及分离到毛细吸收液体层（62）的液体尽量减小热能传递回气体流动的螺旋流道（67），而是液体携带热能从（66）向外排出，也可以有少量的气体随着液体向外排出。

另一种分离器是含有蒸汽的气体（4）从图5中的分离器上部（65）进入从上向下流动，以比较大的面积进入过滤层（69、71），在过滤层（69、71）流动时，在气体的压力比外部高一些以及液体受到重力作用使液体向下流动，液体在上部（69）与气体分离向下流动到下部（71）再从（72）向外排出；气体的质量小以及下部的液体有密封作用，使气体从（69）的上面部分横向流动到外面的流道（70），再从（68）输出到所需调节温度或热能的空间（6）。过滤层（69、71）可以是如海绵状或纤维状，但结构应当使液体容易向下流动，如液体在股状的较集中毛细向下流动，而气体容易横向流动而减小与液体进行热交换，如可横向流动的孔隙截面大一些。

如果（1）是冷凝器，（10）是调节出气，而泵（3）是压缩气体和蒸汽进入冷凝器（1）形成一定的正压力，进入的蒸汽被压缩凝结释放热能，蒸汽的凝结过程和凝结后的液体与气体进行热交换提高气体的温度输出。输出气体的温度也是由出气（10）、泵（3）调节，即是减小出气（10）的流量、增加泵（3）的压缩、增加蒸汽相对于气体进入泵（3）的比例都可以增加输出气体的温度。在这方案中，需要的是在冷凝器（1）内的气体蒸汽是饱和才凝结释放热能，所以，进入泵（3）前的气体和蒸汽的比例是影响功率消耗的主要因素，进入泵（3）前的气体和蒸汽是蒸汽在饱和时，冷凝器（1）内的表面积很大，泵3和出气（10）使冷凝器内有较小的正压力就可以凝结释放热能，如果进入泵（3）的蒸汽浓度越小，则需要泵（3）和出气（10）使冷凝器内的压力更高、输出的气体可提升的温度更小。所以本方案适合包括空气的气体本身含有蒸汽的浓度高或另外增加蒸汽。（16）是液体吸收热能蒸发的蒸汽发生器，如北方冬季供暖时，用如电、煤、干粪等加热产生蒸汽，使蒸汽和空气一起被泵（3）压缩到冷凝器（1）内，蒸汽凝结释放热能到空气中，空气吸收热能后提高温度从出气（10）输出供暖。

方案1的缺点是如果是室内空调时，有空气从进气（10）进入，需要有很好的除尘污装置，或还要有热交换器（1）内的纤维或毛细等使液体蒸发或蒸汽凝结的大面积液气分离表面的材料可以取出清洗或更换的设置，由于是水的蒸发，是水或水溶液作为液体蒸发对取出形成大液气分离面积的材料影响不大。一般有一些尘污，只要不影响液体的分布以及与气体的接触面积，对蒸发降温就没有影响。以及蒸发器和冷凝器的压力较小、又有空气在里面流动，所以对密封强度的要求较小，本身就是空气直接与液体、蒸汽混合进行流动和热交换的热交换器。由于没有对材料的热传递有要求，而一般如由很多小纤维以合适间隙结合或如海绵、颗粒的大小孔隙配合材料导热性较小但成本很低和容易得到。所以对材料的清洗或更换影响也不大。

应用方案2：是在蒸发器或冷凝器（1）配合有热交换器（15），但没在进、出气（10），而是相当于现在的如空调、冰箱等的蒸发器或冷凝器内是制冷剂与另外流体隔离进行热交换，泵（3）从蒸发器（1）内持续抽出或压缩蒸气，使内液体蒸发降温或蒸汽凝结升温，而热交换器（15）内的流体隔离与蒸发器或冷凝器里面通过与各表面材料的热传递与降温或升温液体和蒸气进行热交换，再输送到所需调节温度或热能的空间（6），是根据需要如果热交换器（15）内是气体直接输入空间（6）或者热交换器（15）是液体时是通过热交换器（7）调节空间（6）的温度或热能。

制热时与方案1一样，冷凝器（1）压缩从蒸汽后液体增加，如果蒸汽是从吸收热能的蒸发器（16）输送来的，可以将液体从冷凝器（1）连接输送回到（16）再吸收热能蒸发输送蒸汽到（1）；如果进入冷凝器（1）的蒸汽是来自外部等，可以向外排放。

制冷时从泵（3）抽出的蒸气或还有蒸汽中一般是温度较低的，可以根据需要向外排放、连接到需要调节温度或热能的空间（6）、到热交换器（12）。如空间（6）不需要蒸汽时，可以选择向外排放；如空间（6）对蒸汽不敏感或需要蒸汽时，可以将抽出的蒸气（5）连接到空间（6）；如果需要回收液体或部分热能时，可以将抽出蒸汽（5）连接到热交换器（12）。

在将抽出蒸气（5）连接到热交换器（12）时，热交换器（12）有出口（11）与外部大气相通使热交换器（12）基本保持大气压的状态，泵（3）抽出的蒸汽从（5）进入收集液体的热交换器（12）时恢复到常压时蒸汽的压力增加凝结。热交换器（12）是也外部的水源或空气进行热交换释放从蒸汽凝结吸收的热能，使进入（12）的蒸汽保持在一定的温度继续凝结。而蒸汽凝结成的液体降低到一定温度后连接回到蒸发器（1）内再蒸发。热交换器（12）内的蒸汽可凝结面积越大、保持的温度越低，可以回收的液体量就增多。

在这个方案中，也存在蒸发器（1）内的液体分布面积的问题，是与上述的方案接近一样，有更大的液体分布面积更好，但还要求在液体大面积分布的同时，需要有热能及时与热交换器（15）内的流体进行热交换，即是热交换器（15）要及时和持续与热交换器（1）内的液体进行热交换，使液体保持在合适的温度和不发生固化或温度过高，当然这主要需要泵（3）与热交换器（15）所输送走热能的综合。

由于热交换器（1）没有进、出气（10）时是密闭的，泵（3）在做功时是持续抽出液体所蒸发的过程或是持续压缩蒸汽为液体的过程，热交换器（1）内的液体（14）的量会持续减小或增加，但热交换器内需要保持一定的液体量，才可以保持分布面积，所以需要补充或输出液体，如果是纯净的液体可以直接补充到热交换器（1）里。如果是作为空调，液体（14）一般是水、水溶液或如酒精等的其他在大气中常温为液体的状态；根据蒸汽浓度、蒸发的单位吸收热能量、可分布性或积垢等确定。如可以较薄分布在更大的表面时有利于蒸发和热传递。

应用方案3：是对原来由压缩机、蒸发器、冷凝器和毛细管为基本构成的热交换系统，也就是与现在使用的压缩制冷制热的如空调、冰箱等相同，是压缩机的做功和毛细管的阻流，使蒸发器持续负压力蒸发吸收热能和冷凝器持续高压力凝结释放热能的循环过程。对比现在不同的是在蒸发器和冷凝器内增加如翅片、纤维等很大的表面面积，使制冷剂可以在很大的表面蒸发吸收热能、凝结释放热能，一定温度的制冷制热时，在蒸发器中可以在不是沸腾的状态的小压力使液体以每单位少的蒸发量×大的可蒸发面积＝设定的蒸发量和吸收热能量；在冷凝器中可以用小的压力使蒸汽以每单位少的凝结量×大的可凝结面积＝设定的蒸汽凝结量和释放热能量；而所设定的蒸发量、凝结量就是压缩机的流量，压缩机的功率消耗是＝压力×流量，本方案对比现有的高压力凝结和沸腾蒸发的压力少较多，从而可以大幅度减小压缩机的功率消耗。在制冷剂方面，如果选择的制冷剂在不做功时以及在做功的蒸发器温度和冷凝器的温度之间所含的蒸汽越多，相同的压力在各表面的蒸汽越多，应当越容易蒸发、凝结，使压缩机施加较小的压力各表面就可以有较多量的液体蒸发为蒸汽或蒸汽凝结为液体，可以减小功率消耗。当然要注意的是压缩机施加小压力就可以完成特定温度的制冷制热量，对压缩机类型的选择更广如离心泵或轴流泵等，同时阻流器的流动截面面积也要增加才可以完成相当的制冷剂流动量。

在所述的应用方案2、3中是热交换器蒸发需要吸收的热能、凝结需要释放的热能都是通过热交换器与另外的流体隔离热交换，再由这另外流体将热能输送到所需处或者向外释放热能，所以各蒸发、凝结的表面的热能要及时传递到制冷剂与另外流体的隔离管道壁与另外的流体进行热交换，即是从蒸发、凝结各表面到隔离管道壁之间的材料要有好的热传递力，才可以使各蒸发、凝结表面保持一定的温度继续蒸发、凝结；制冷剂是蒸汽与液体的转换，所以蒸汽的流量较少，形成各表面的材料可以是如很薄、很小的较小强度要求，最好在使用泵使蒸汽在热交换器内适量循环流动，改变各表面的蒸汽浓度。而应用方案1中是气体与蒸汽在蒸发器或冷凝器（1）内共同流动，气体可以直接与（1）内的蒸汽和液体进行接触热交换，所以组成各表面积的材料可以是任何导热率很低的材料，主要是形成液气分离面积大；气体和蒸汽的共同流动使热交换器（1）内的气体流量和流速都较大，蒸发和凝结的速度得到加快，但形成各表面的材料也要加强承受力。

在图2中，是液体毛细或小表面扩散流动与气体在大、中、小配合的孔状流动相接触结合的热交换器，即是液体分配在很多小面积的表面（表面扩散渗透）或小毛细孔流动再分配到各小表面（毛细扩散渗透），但这些小面积的液体又保持与孔隙流动的气体接触，可以在一定的体积内增加液体与气体的接触面积，从而加快蒸发吸热或凝结释放热能。（26）是液体分配在很多小面积的表面或小毛细孔流动但这些小面积的液体又保持与流动的气体接触，如小纤维的亲水性很好（或还有重力的作用），或还有其他作用，水容易地沿着垂直小纤维（或如丝状等）从上向下扩散到全表面，当有很多有一定曲度的、表面扩散有水分的小纤维叠加时，这时气体可以在各小纤维间的空隙流动与小纤维表面的水分接触；如果小纤维的亲水性不是很好，但不排拆时，多根小纤维结合在一起成一股形成毛细作用，水就容易在结合的毛细流动，当有很多有一定曲度的、毛细扩散有水分的小股纤维叠加时，这时气体可以在各小纤维股间的空隙流动与小纤维股的水分接触；也可以如海绵状，但海绵内要有大、小孔隙之分，使液体在小的孔隙毛细扩散流动（如32）、同时气体又可以在较大截面的孔隙流动（如22、31），其中（31）是在（26）当中的小气体流动孔隙，（31）在不形成液体堆积堵塞时最好有许多更小的孔隙与部分中、大的孔隙配合使各更小的孔隙有保持有合适的气体流动，液体流动的（32）和最小气体流动的孔隙（31）配合细分得越小越密所得到总的液气分离面积越大。（22）是从（26）当中的小孔隙（31）与更大的孔隙（如24、33）中流动即是从（24或33）分配气体到（26）当中的（31）或者是从（26）当中的小气体流动孔隙汇集到大的（24或33）中，（31）是气体最主要与（26）当中的许多小液体表面接触的气体孔隙，而（22、24、33）主要是集中气体流动；在大截面孔隙（22、24、33）还可以再分布出略小一些截面的孔隙（23）；这样扩大到一定的体积时使各小孔隙（31）有合适的气体流动，就有很大面积的液体与气体相接触的（26）。如孔隙（31）是可以使气体流动和与液体接触的小截面，也就是（26）再配合有截面逐渐增大的气体流动孔（24、33）、以及液体也有较大截面的（流）管道等分配所有各处的毛细或小表面流动时，就可以结合成一个热交换器。如作为方案1中的蒸发器，假设抽出泵安装在上部，进气（10）安装在下部，气体从（10）进入下部的大截面孔隙（33），从（33）分散到（26）的小截面孔（31）再集中到上部的大截面孔隙（24）流出，由上部的泵（3）抽出；而液体从上部流入分配，可以在（26）的内部分布有孔、管道或流道等，液体从上向下流动时也分配到所有的小纤维表面或毛细流动孔隙（32）表面，泵（3）的抽出气体使各处的流动气体在流动时，制冷剂的主要在液体小单位流动的许多（32）的表面与气体在许多小孔隙（31）形成蒸发或凝结。液体在（32）分布得更薄、细分得更小，这时液体不积液堵塞时，则气体流动孔隙（31）也可以细分得小一些，在一定的体积内所得到的面积也更大。当然也要考虑液体的表面张力与发生蒸发吸收或凝结释放的热能关系。

如果作为方案1中的蒸发器（1），在材料上不要求有好的导热性，主要是考虑液气分离面积的增加量和气体的流动量。如果作为应用方案2、3，则需要在作为主要蒸发、凝结的（26）中加入热交换器（25），热交换器（25）以另外的流体与（26）内的制冷剂热能进行热交换后，将热能输送到所需处，这要求形成大液气分离面的（26）的（32）各表面与热交换器（25）之间有很好的导热力，使各表面蒸发、凝结的热能及时与热交换器（25）内的另外流进行热交换。要求材料有热传递要求时，（26）是导热性好的材料或部分导热性好与导热性弱但可以在一定体积内形成大的液气分离面积的材料相结合，导热好的材料将各小表面的热能传递到热交换器（25）。

在方案2中的蒸发器或冷凝器以及方案3中蒸发器和冷凝器如果要获得更小的压力来得到更小压缩机的功率，就要在蒸发器、冷凝器增加更大的制冷剂液气分离面积，因为气体进行热交换时所需的体积也很大，所以要获得更大的液气分离面积一般选择制冷剂在占蒸发器、冷凝器内的更大体积蒸发、凝结，而相热交换的液体占用小的体积，这相热交换液体一般是循环流动输送热能的，液体循环流动所需的泵功率很小、压力很小，如果输送热能的低压管道内液体的压力大基本是来自液体连接时的上、下之间落差大造成。如图7中，是假设作为制冷器，蒸发器（94）、冷凝器（91）与压缩机或毛细管等有制冷剂的各部件都安装在壳体（90）内形成一体，而用低压液体管道（93）连接或分支连接到所需热能空间（87）内的热交换器（88），（93）内的液体在（蒸发器（94）和空间内的热交换器（88）之间循环流动输送热能；而冷凝器（91）用低压液体管道（96）与外面的热交换器（92）连接形成循环，热交换器（92）通过液体连接将冷凝器（91）的热能释放到外面。假设改变为制热时，管道（93）内的液体循环流动连接或分支输送提高温度的热能到空间（87）内的热交换器（88），而管道（96）则是循环流动连接外面的热交换器（92）内的较高温度热能到蒸发器（91），外面的热交换器（92）可以是太阳热能收集器、加热器、与外面的空气进行热交换等。这样的全部用低压液体管道连接，可以将外面的热交换器（92）、有制冷剂的较高压力的制冷制热系统（90）、空间内的热交换器（88）分体装配成为独立的热交换器，在工厂内完成（92）、（90）、（88）的各自热交换器，可以在（90）内灌装好制冷剂，到用户安装时，可以方便地选择对各自热交换器的连接方法，如空间（室内）热交换器（88）可以如水管的连接到任何位置或多个位置；如制冷制热器（90）没有空气风扇的声音时是很静音的，可以选择安装在任何地方包括室内如房顶部等的不占用活动位置；冷凝器（91）和蒸发器（89）内的制冷剂与液体进行热交换时所占的体积也很小，所以（90）的整体体积也不大，如现在的空调室外机最主要占用体积的是与外面空气进行热交换的翅片。如外面的热交换器（92）也可以连接到任何地方，如制冷时还可以连接自来水热交换器凝器的功率消耗又得到热水使用，如制热可以连接太阳集热器、加热器等热源，也可以连接到噪音不影响如室内的位置或有利于安装的位置。即是对热交换器（92）、（88）和制冷制热器（90）的各自分体装配再连接容易低成本安装，又可以方便连接各种热能源。（95）连接外面热交换器的液体管道与（91）内的液体制冷剂时行热交换，即是管道（96）内的循环流动输送热能的液体通过管道壁与制冷剂的液体直接进行热交换，液体与液体的热交换很快，使（91）作为蒸发器时制冷剂更容易减小耗能蒸发、作为冷凝器时制冷剂也更加容易凝结。蒸发器或冷凝器（91、94）以及热交换器（88、92）都是与液体进行热交换，液体的热交换能力很强以及可携带的热能的量大，使液体的温度很容易就可以接近等于蒸发器或冷凝器（91、94）以及热交换器（88、92）内管道壁的温度，以及管道内的液体是充满状态的，可以均匀地、很快地与（91、94、88、92）内的各种包括翅片的材料传递热能，使制冷剂更容易蒸发和凝结，以及使制冷剂可以以更大的温差与热交换器（88、92）外的流体进行热交换。如空调时室内和室外的热交换器（88、92）因为是与输送热能的低压液体进行热交换，液体的热传递力强，可以很快和很均匀地传递热能给翅片，这可以很快与空气或水源进行热交换，同时热交换器的材料要求和成本也较低，如管道可以用不锈钢或其他相对液体化学性质稳定的低成本材料。

本发明通过增加制冷剂的液气分离面积以小的压力来制冷制热，液气分离面积越大所需压力越小，消耗压缩机的功率也就越小，但体积应当减小而更多的是以在特定体积内尽量增加液体制冷剂的可分布面积与气体相接触，如果以增加体积为主时有可能使热能的不可以集中使温度不能降低或升高到所需值，也就是大的液气分离面积越集中越容易降低或升高温度。本发明在中央型拖多个热交换器输出到多个空间或位置的制冷制热时，很有利于减小功率消耗；一般中央制冷制热器拖多个输出时经常是不全部开机，而中央制冷制热器是按这多个输出时总的制冷制热量设计，面积更大，主要制冷制热器内的制冷剂液气分离面积有一定的小体积内集中，这样如在多个中有时只开机1－2个时也是以整个制冷制热器来制冷制热，即也是以原总面积很大的制冷剂的液体与气体的蒸发、凝结，有利于减小压力做功而减小压缩机的功率消耗。